首页 > 行业资讯 > 【新刊速览】何江永:高炉喷吹用高可磨兰炭的调控制备与工业试验

【新刊速览】何江永:高炉喷吹用高可磨兰炭的调控制备与工业试验

时间:2023-04-22 来源: 浏览:

【新刊速览】何江永:高炉喷吹用高可磨兰炭的调控制备与工业试验

中国冶金
中国冶金

chinamet

钢铁、铁合金、有色、电石、采矿、焦化、水泥、化工,环保行业的技术交流和行业信息平台

收录于合集

点击上方“蓝字”,关注更多精彩

高炉喷吹用高可磨兰炭的调控制备与工业试验
何江永 1 ,邹冲 1 ,赵俊学 1 ,任萌萌 1 ,俞楠 1 ,李彦雄 2
(1. 西安建筑科技大学冶金工程学院, 陕西 西安 710055;2. 内蒙古正能化工集团有限公司, 内蒙古 鄂尔多斯 017200)

01

摘 要  

可磨性差是制约兰炭在高炉中喷吹应用的关键问题,在调研大样本量工业兰炭的可磨性指数基础上,分别采用SEM、XRF、FTIR、XRD、N2吸附法表征了兰炭的表面形貌、矿物元素、官能团、微晶结构及孔隙结构,探究了热解条件和微观结构对兰炭可磨性指数的影响机制,开展了制备高可磨兰炭的工业试验。结果表明,超过50%的工业兰炭表现出较差的可磨性能(可磨性指数<52);灰分中w(Si+Al)/w(Ca)越小,兰炭可磨性指数越高;灰分中硅和铝主要以氧化物的形式呈现出点状聚集式分布,对可磨表现出明显的抑制作用;钙元素表现出弥散分布的特性,对可磨表现出积极的促进作用。热解过程存在最佳可磨性指数对应的热解温度,但不同煤种的热解温度存在差异。当热解温度低于转变温度时,比表面积和芳香层层间距d002的增大以及颗粒内部的分解、解聚对基质强度的弱化共同促进可磨性指数的提高;当热解温度高于转变温度时,缩聚反应导致的兰炭基质强度增强是可磨性指数降低的主要原因。基硅研究和工业试验研究均表明,以优选原煤作为热解原料煤种并调控其热解条件,可制备出高可磨性且组成稳定、热值较高、燃烧性能优良的高炉喷吹用高性能兰炭。

02

关 键 词  

高炉; 兰炭; 可磨性指数; 灰分; 微观结构; 热解温度

03

引 言 

随着高炉喷吹对优质无烟煤的需求量不断增加,仅占中国煤炭资源11%左右的无烟煤资源的稀缺性不断凸显,寻求一种优质的无烟煤替代燃料迫在眉睫。据煤炭地质总局第三次全国煤田预测显示,中国煤炭资源总储量为261.18×109Mt,其中低阶煤所占比例超过57%。以中低温热解为核心的技术可将其转化为煤气、焦油及兰炭3种不同形态的能源形式,是低阶煤高效利用的非常有效的一种手段。热解提质后的兰炭产品具有灰分低、有害元素硫、磷富集少的优势,在性能上具有热值高、无爆炸性甚至优于无烟煤的燃烧特性,是一种潜在的高炉喷吹替代燃料。
尽管兰炭作为高炉喷吹替代燃料优势诸多,但其可磨性不佳导致的制粉效率降低问题较为突出,限制了兰炭在高炉喷吹中的大规模应用。热解过程是极其复杂的物理化学转化过程,在热解过程中,其组成、微观孔隙结构及碳化学结构均会发生明显的转变,这将影响兰炭可磨性指数的高低。因此,诸多学者聚焦兰炭可磨性能的潜在影响因素进行了探究。邹冲等通过研究发现,当热解温度为540 ℃时兰炭可磨性指数达到峰值。HUANG Chun-chao等通过研究发现,以缩聚反应为主的热解过程不利于兰炭可磨性能的提高。YANG Yu-meng等发现,热解过程中挥发分的急剧析出以及煤基质的塑性过程使得神华烟煤的孔隙和化学结构发生了明显变化,导致热解温度为550 ℃时兰炭的可磨性指数发生显著变化。水分的脱除可提升兰炭的可磨性能。灰分中的SiO2自身硬度高、结构致密,在研磨过程中不易断裂;CaO自身硬度低、与碳基体结合较为松散,在研磨过程中更容易粉碎,对兰炭可磨性能的提高具有促进作用。尽管目前针对兰炭可磨性指数的影响因素已有部分研究,但是仍未形成科学完备的兰炭制备方法,也缺乏定向制备喷吹用工业兰炭的实践报道。
本文以生产高炉喷吹用高可磨性兰炭为目的展开研究。首先,对大样本量工业兰炭的可磨性指数进行系统调查,比较分析难磨兰炭和易磨无烟煤的破碎机制;其次,探究不同原煤制备兰炭矿物质组成、热解温度以及微观结构演变对兰炭可磨性指数的影响;最后,以优选原煤为热解原料煤种并对热解制度进行干预调控,开展5万t/a干馏炉制备高可磨兰炭试验。

04

精 选 图 表  

    

05

结  论 

(1)就调查的大样本工业兰炭而言,有超过50%的兰炭的可磨性指数小于52;兰炭难磨的主要原因是终端破碎方式由体积破碎向表面破碎的转变;灰分中主要元素w(Si+Al)/w(Ca)越小,兰炭可磨性指数越高;灰分中硅和铝的氧化物呈现出聚集式分布,对兰炭的可磨性能具有抑制作用,CaO表现出弥散分布,对兰炭的可磨性能具有促进作用。
(2)兰炭的可磨性指数随着热解温度的升高表现出先增大后减小的变化趋势,不同原煤制备最佳可磨兰炭的转变温度存在差异。
(3)实际工业生产试验中,增大推焦转速和稀释比有利于干馏炉内温度的降低,对兰炭可磨性指数的提高具有明显的促进作用。通过追踪发现,控制推焦转速使干馏炉温度保持在约610 ℃,可实现高可磨性(可磨性指数达到60)兰炭持续稳定的生产。
(4)通过增加原煤的优选环节,同时加以热解过程干预控制,可制备出可磨性能好且燃烧性能优良、热值与无烟煤接近的高性能喷吹兰炭。

来源:《钢铁》2023年第4期

END

往期精彩回顾

1. 2022年度《钢铁》优秀编委、优秀审稿专家名单及2022年评选的优秀论文TOP15
2. 2022年度《中国冶金》优秀编委、优秀审稿专家名单及2020年优秀论文TOP15
3. 2022年度《连铸》优秀编委、优秀青年编委、优秀审稿专家、优秀特邀主编名单及2020年优秀论文TOP5
4. 《钢铁》2023年献礼东大百年华诞“钢铁关键共性技术”专刊征稿启事
5. 【征稿通知】《连铸》2023年“连铸坯冶金缺陷控制技术”专刊
6 . 《连铸》期刊扩展影响因子创历史新高!

版权:如无特殊注明,文章转载自网络,侵权请联系cnmhg168#163.com删除!文件均为网友上传,仅供研究和学习使用,务必24小时内删除。
相关推荐